高中物理實驗手冊

#/616161/61六、多用電表的使用規(guī)范它一般可測交流電壓（用符號"?”表示）、直流電壓、直流電流（用符號“一”表示）和電阻四樣，它的電阻刻度是不均勻的，而且左邊是最大的，右邊是。，這與電流和電壓表的標法相反。測量前，應先檢查表針是否停在左端的位置，否則，要用小螺絲刀輕輕地轉動表盤下邊中間的調整定位螺絲，使指針指零。萬用表有兩根測試筆，將紅表筆和黑表筆分別插入正（+）、負（―）測試筆插孔，測量時，應把選擇開關旋到相應的項目和量程上。讀數時，要看跟選擇開關的擋位相應的刻度。具體使用規(guī)范如下： 圖1-18.測量電流時，跟電流表一樣，應把萬用表串聯在被測電路里；對于直流電，還必須使電流從紅表筆流進萬用表，從黑表筆流出來。.測量電壓時，跟電壓表一樣，應把萬用表和被測部分并聯；對于直流電，必須用紅表筆接電勢較高的點，用黑表筆接電勢較低的點。.測量電阻時，在選擇好選擇開關的擋位后（它常見有XI、X10、X100、X1K四檔，以指針指在當中為最佳），要先把兩根表筆相接觸，調整歐姆擋的調零旋鈕，使指針指在電阻刻度的零位上（注意，電阻刻度的零位在表盤的右端）。然后再把兩表筆分別與待測電阻的兩端相接，進行測量（別忘了讀數要乘上檔位）。換用歐姆擋的另一量程時，需要重新調整歐姆擋的調零旋鈕，才能進行測量。應當注意，測量電阻時待測電阻要跟別的元件和電源斷開。測量時，注意手不要碰到表筆的金屬觸針，以保證安全和測量的準確；使用后，要把表筆從測試筆插孔拔出，并且不要把選擇開關置于歐姆擋，以防電池漏電；長期不使用時，應把電池取出。七、驗電器的使用規(guī)范最常用的金屬箔驗電器，它是檢驗物體是否帶電的最簡單的儀器，構造如圖所示。上部是一金屬球，它和金屬桿相連接，金屬桿穿過橡皮塞，其下端掛兩片極薄的金屬箔，封裝在由金屬桶和玻璃密封的腔內。當帶電體與金屬小球接觸時，箔片因帶同性電荷相排斥而張開。為了避免氣流的影響，金屬棒和箔片封閉在一個封閉的腔中，棒與桶間有絕緣材料相隔。具體使用規(guī)范如下：1.將帶電體靠近儀器上端，由于同種電荷的排斥力使指示器發(fā)生偏轉，它是從力的角度來反映導體帶電的情況。圖1-192、檢驗時，把物體與金屬板接觸，如果物體帶電，就有一部分電荷傳到兩片金屬箔上，金屬箔由于帶了同種電荷，彼此排斥而張開，所帶的電荷越多，張開的角度越大；如果物體不帶電，則金屬箔不動。3、當已知物體帶電時，若要識別它所帶電荷的種類，只要先把這帶電體與金屬球接觸一下，使金屬箔張開。然后，再用已知的帶足夠多正電的物體接觸驗電器的金屬球，如果金屬箔張開的角度更大，則表示該帶電體的電荷為正的；反之，如果金屬箔張開的角度減小，或先閉合而后張開，則表示帶電體的電荷是負的。第二章中學物理實驗操作規(guī)范在物理實驗中調整和操作技術十分重要。合理的調整和正確操作對提高實驗結果的準確度有直接影響。本章將具體介紹一些最基本的且具有普遍意義的調整操作技術。第一節(jié)零位調整許多儀器由于裝配不當或由于長期使用和環(huán)境變化等原因，其零位往往已發(fā)生偏離。因此在使用前都須校正零位。有一類儀器配有零位校準器，如電表等，可直接調整零位；另有一類儀器不能或不易校正零位，如螺旋測微器等，則可在使用前記下零位讀數，以便在測量值中加以修正。第二節(jié)水平、鉛直調整在實驗中常需對儀器進行水平和鉛直調整，如儀器工作臺的水平或立柱需保持鉛直等。調整時可利用水平儀和懸垂進行。一般說來需要調整水平或鉛直的實驗裝置和水平工作臺在底座都裝有3個調節(jié)螺釘。3個螺釘的連線成正三角形或等腰三角形，如圖2-1所示。調整時，首先將水平儀放在與2-3連線平行的AB方向上，調整螺釘2（或3）,使2-3連線方向處于水平方向；然后再將水平儀置于與AB垂直的CD方向，調節(jié)螺釘1，使工作臺大致在一個水平面上；由于調整時3個螺釘作用的相互影響，故這種調節(jié)須反復進行，直達到滿意程度。水平調整圖圖2-1

第三節(jié)消除讀數裝置的空程誤差許多儀器(如測微目鏡、讀數顯微鏡等)的讀數裝置都由絲杠—螺母的螺旋機構組成。在剛開始測量或開始反向移測時，絲杠須轉動一定的角度才能與螺母嚙合，由此引起的虛假讀數，稱為空程誤差(這種空程誤差會由于空程的累積而加大，如邁克耳孫干涉儀的讀數機構)。為了消除空程誤差，使用時除了一開始就要注意排除空程外，還須保持整個讀數過程沿同一方向行進。第四節(jié)儀器的初態(tài)和安全位置許多儀器在正式實驗操作前，需要處于正確的“初態(tài)”和“安全位置”，以便保證實驗順利進行和儀器使用安全。光學儀器中有許多調節(jié)螺釘，如邁克耳孫干涉儀動鏡和定鏡的調節(jié)螺釘和光學測角儀中望遠鏡的俯仰角調節(jié)螺釘等，在調整這些儀器前，應先將這些調整螺釘處于適中狀態(tài)，使其具有足夠的調整量。移測顯微鏡在使用前也應使顯微鏡處于主尺的中間位置。在電學實驗中則需要考慮一個安全位置。例如連好線路而未合開關接通電源前，應使電源處于最小電壓輸出位置，使滑線變阻器組成的制流電路處于電路電流最小狀態(tài)和組成的分壓電路處于電壓輸出最小狀態(tài)；電路平衡調節(jié)前，要使接入指零儀器的保護電阻處于阻值最大位置，等等。電路的安全位置不僅保護了儀器的安全，還能使實驗順利進行。第五節(jié)逐次逼近調整“反向逐次逼近”調節(jié)法是使儀器裝置較快調整到規(guī)定狀態(tài)的一種方法?？稍谔炱?、電橋、電位差計等平衡調節(jié)中應用，也可在光路共軸調整、分光計調整中應用。例如，輸入量為X1時，指零器左偏若干格，輸入第二個量x2時應使指零器右偏若干格，這樣就可以判定指零的平衡位置對應的輸入量x應在x1VxVx2范圍內。然后輸入x3(X2vx3VX1),x3的大小約為，再輸入x4(x2Vx4Vx3),x4大小約為。如此反向逐次逼近就會很快找到平衡點。第六節(jié)消視差調節(jié)在光學實驗中，像與叉絲（或分劃板標尺）不在一個平面上的情況經常出現。此時，若眼睛在觀察位置左右或上下的移動，即可見像和叉絲的相對位置也隨之變動，這就是視差現象。如同日常用尺量物，尺和物必須貼緊才能測量準確的道理一樣，在光路中為了準確定位和測量，必須把像與叉絲或分劃板標尺調到一個平面上，即作消視差調節(jié)。在比較像與叉絲二者離眼睛的遠近時，可據下述實驗規(guī)律作出判斷：把自己左右手的食指伸直，一前一后立在視平線附近，眼睛左右移動時即可看出，離眼近者，其視位置變動與眼睛移動方向相反，而離眼遠者，其視位置變動與眼睛移動方向相同。第三章中學物理實驗數據處理規(guī)范第一節(jié)誤差分析物理實驗中，絕大多數實驗都涉和到物理量的測量和物理規(guī)律的研究，要求學生能應用所選擇的合適儀器，盡可能獲得令人滿意的結果。一個待測物理量，在客觀上具有真值。但由于受到測量儀器、測量方法、測量條件和觀察者生理反應能力、操作水平等因素的限制，測得的結果只可能是一個近似值。測量值與真值之差稱為絕對誤差，簡稱誤差，即誤差=測量值-真值。在實驗中進行測量和數據處理時，都應著眼于減少誤差，盡可能使實驗結果接近真值。誤差產生的原因是多方面的，從誤差的性質和來源上可分為系統誤差和偶然誤差兩大類。實驗中常用精密度、準確度和精確度來評價實驗結果中誤差的大小。這三個概念的涵義不同，應加以區(qū)別。精密度表示測量結果中偶然誤差大小的程度。精密度高是指在多次測量中，數據的離散性小，偶然誤差小。準確度表示測量結果中系統誤差大小的程度。準確度高表示多次測量數據的平均值偏離真值的程度小，系統誤差小。精確度是對測量結果中系統誤差和偶然誤差大小的綜合評價。精確度高是表示在多次測量中，數據比較集中，且逼近真值，即測量結果中的系統誤差和偶然誤差都比較小。另外，在評價測量結果時，常用到精度這個概念。精度是一個泛指的概念，有時，它是表示系統誤差的大小，即準確度的高低；有時它是表示偶然誤差的大小，即精密度的大?。煌瑫r，它也可用來綜合評定系統誤差和偶然誤差的大小，即表示測量結果的精確度。一、偶然誤差處理1．測量結果的最佳值——多次測量取平均值對某一物理量進行測量時，最好進行多次重復測量。根據多次重復測量的結果，可能獲得一個最接近真值的最佳值。在相同條件下，對某物理量X進行了口次重復測量，其測量值分別為X,X……X。用X表示它們的算術平均值（簡稱平均值），12 n得：

n1 2n1 2二1巳ni

i=1當測量次數無限增多時，根據偶然誤差的性質可以證明：該平均值將無限接近于真值。所以，平均值X又稱為測量結果的最佳值，常把它作為測量的結果。2．算術平均絕對誤差真值無法得到，誤差也就無法估算。由于平均值是最佳值，可以把它作為近真值來估算誤差。一般定義測量值與平均值之差為“偏差”或“離差”，它們與誤差是有區(qū)別的。然而當測量次數很多時，“偏差”會接近誤差。在以下討論中，不去嚴格區(qū)分“偏差”和誤差，把它們統稱為誤差。在多次重復測量中，每次測量值與平均值的差，取絕對值，用AXi表示，則有Ax=X一x,Ax=X一X，…Ax=X一x;1 1 2 2 nn取稱AX（平均）為算術平均絕對誤差，簡稱為算術平均誤差或平均絕對誤差。測量結果表達式可寫為x=x±Ax二、系統誤差處理系統誤差的消除和修正是指使其影響減小到儀器測量的精度以內。否則，精確的測量便失去意義。下面介紹對于系統誤差進行消除和修正時常采用的幾種方法。1．修正法對于有些零值誤差，如千分尺使用時間較長后產生的磨損，可引入一個修正值，在測量時進行修正。對于儀器的示值誤差，可通過與高精度儀器比較，或根據理論分析導出修正值，予以修正。2．交換法在測量中對某些條件（如被測物的位置）進行交換，使產生系統誤差的原因對測量結果起相反的作用。例如，為了消除天平不等臂誤差，可采用“復秤法”，即交換被測物和砝碼的位置再測一次，取兩次結果的平均值。3．補償法例如在量熱學實驗中，采用加冰降溫，使系統的初溫低于環(huán)境溫度而吸熱，以補償在升溫時的熱損失。4．對于實驗中，由于方法（例如伏安法測電阻）或人員（例如觀測者對準目標時習慣偏向一方）引起的系統誤差，應逐項進行分析、并予以修正。第二節(jié)有效數字和其運算規(guī)則一、儀器正確測讀的原則儀器正確測讀的原則是：讀出有效數字中可靠數部分是由被測量的大小與所用儀器的最小分度來決定。可疑數字由介于兩個最小分度之間的數值進行估讀，估讀取數一位（這一位是有誤差的）。對于標明誤差的儀器，應根據儀器的誤差來確定測量值中可疑數的位置。測量結果的有效數字由誤差確定。不論是直接測量還是間接測量，其結果的誤差一般只取一位。測量結果有效數字的最后一位與誤差所在的一位對齊。二、關于“0”的問題關于“0”的問題:有效數字的位數與十進制的單位變換無關。末位“0”和數字中間的“0”均屬于有效數字。如23.20cm；10.2V等，其中出現的“0”都是有效數字。小數點前面出現的“0”和它之后緊接著的“0”都不是有效數字。三、數值表示的標準形式數值表示的標準形式是用10的方冪來表示其數量級。前面的數字是測得的有效數字，并只保留一位數在小數點的前面。第三節(jié)數據處理方法一、列表法在記錄和整理數據時，常常把數據列成表格，可以簡明地表示有關物理量之間的對應關系，以便得出正確的結論或獲得經驗公式。在列表處理實驗數據時應做到：1．簡單明了，便于看出有關量之間的關系。2．表明所列表格中各符號所代表的物理量，寫明其單位。物理量的單位應寫在標題欄目中，不要重復地寫在各個數值的后面。3．表格中的數據要正確反映被測物理量的有效數字。4．必要時可以加注說明所列表中數據的其它情況。5．寫清表名、實驗日期。二、作圖法物理實驗中得出的一系列數據，若用圖線來表示，可以比較直觀地表達所測物理量之間的關系。有時還可以不通過計算讀得某種情況下各物理量的對應關系值。如果圖線是根據許多數據點描出的光滑曲線，則作圖法具有求出多次測量值平均效果的作用，并能對平均值進行修正。圖線還可以幫助發(fā)現個別觀測量的錯誤，并可通過圖線對系統誤差進行分析。有的情況下，能簡便地從圖線中求出實驗所需的某些結論。用圖示法表達物理量之間的關系，要注意以下作圖方法。1．要作好一張實驗圖線，首先要選擇合適的圖紙，最常用的圖紙是直角坐標紙。圖紙的大小，原則上以不損失實驗數據的有效數字和能包括所有的實驗點為最低限度，即圖紙上最小分格至少應與實驗數據中最后一位準確數相當。2．合理選軸，正確分度。一般以自變量為橫軸、因變量為縱軸，并且順軸的方向注明該軸所代表的物理量和單位。坐標軸確定以后，還要在軸上均勻地標明坐標分度，分度應使每一個點的坐標值能迅速方便地讀出，并應使作出的圖線比較對稱地充滿整個圖紙而不偏于一邊或一角。坐標的起點可以不從零開始，兩軸的比例也可以不同。3．正確標出實驗數據的坐標點。測量數據點常用“+”符號標出，并使交叉處正好落在數據點上。4．連接實驗圖線。連接實驗圖線有兩種方法：一種是直接將各點用直線連接起來，成為一條折線。這一般在數據點過少，并且自變量和因變量的關系難以確定時采用。多數情況下，由于物理量之間的關系在某一定范圍內是連續(xù)的，因此應根據圖上各數據點的分布和趨勢，作出一條連續(xù)且光滑的曲線或直線。由于實驗有一定的誤差，所以圖線不一定要通過每一個數據點，只要求它們離圖線很近且勻稱，合理地分布在圖線兩側。5．圖注和說明。作完圖后，在圖紙上明顯的位置標明圖名、作者和作圖日期。有時還可附上簡要的說明，如實驗條件、數據來源等。三、逐差法逐差法是對等間距測量的有序數據進行逐項或相等間隔項相減得到結果。它計算簡便，并可充分利用測量數據，和時發(fā)現錯誤，總結規(guī)律，是物理實驗中常用的數據處理方法之一。在中學物理實驗中，雖然沒有提出逐差法這個名詞，但在許多地方都用到了這種數據處理方法。如在驗證牛頓第二定律的實驗中，在驗證質量一定情境下a與F的關系時，用求出各個加速度，然后取平均值，用的就是逐差法。1．逐差法應用說明（以拉伸法測彈簧的勁度系數為例）設實驗中等間隔地在彈簧下加砝碼（如每次加1g），共加9次，分別記下對應的彈簧下端點的位置L0、L1、…、L9o現計算每加1g砝碼時彈簧的平均伸長量，由下式：人AL+AL+…+ALTOC\o"1-5"\h\zAL=——1 2 99（L—L）+（L—L）+…（L—L）L—L=——1 0 2 1 9 §—=—9 09 9則知中間的測量值全部被抵消了，這樣就不能充分利用測量數據了。為保證多次測量的優(yōu)點，只要在數據處理方法上作一些組合，則仍可達到多次測量減小誤差的目的。因此可將等間隔所測量的值分成前后兩組，前一組為L0到L4,后一組為L3到L9o隔4項逐差得：AL'1=L5-L0-AL'5=L9-L4再取平均值：由此可見，與上面一般求平均值的方法不同，這時每個數據都派上用場了（當然，這里的的A是增加5g砝碼時彈簧的平均伸長量）。故對應項逐差可充分利用測量數據，具有對數據求平均和減小誤差的目的。2．逐差法應用條件（1）自變量x是等間距變化的。（2）被測物理量之間的函數關系形式可以寫成x的多項式，即3.用逐差法求y=a0+a1x的系數a。、a1

y21TOC\o"1-5"\h\z設實驗數據共有21（偶數）組，即X、X、…、x，對應的有y、yl2 21 l2y21y=a+a（x+Ax）1 0 10y=a+a(x+21Ax)且X作等間距變化，則有：y2=a0y=a+a(x+21Ax)21 0 10Ay=y-y=a1Axi 1+i ii隔(1—1)項逐差，則有：Ay2=yi+2-y2=a/AxAy=y-y=a1Ax1 21 1 1故a1平均值為：a=1/”=，/Ay1 111Ax12Ax ii=1 i=1由式①和式②可求出系數a0的平均值，a=L(Ey-a￡x)

021 i1ii=1 i=1四、最小二乘法把實驗結果通過前面的作圖法，固然可以求出函數關系，表示出某種物理規(guī)律，但是由圖像求出的方程——函數關系，不如用測量數據直接求函數關系更合理、準確、方便，在圖線的繪制上往往帶有較大的任意性，所得的結果也常常因人而異，而且很難對它作進一步的誤差分析。為了克服這些缺點，希望從實驗的數據求經驗方程（函數關系）。在數理統計中研究了直線的擬合問題，此類問題稱為方程的回歸問題。最小二乘法是總結經驗公式的最常用方法之一。它是由一組實驗數據找出一條最佳的擬合直線（或曲線）的常用方法，所得的變量之間的相關函數關系稱為回歸方程。所以最小二乘法線性擬合也稱為最小二乘法線性回歸。附錄1：中學物理典型實驗（初中物理部分）一、二力平衡實驗目的：認識二力平衡的條件。實驗原理：二力平衡原理。實驗器材：帶羊眼圈的小木塊（6厘米X8厘米X2厘米）（參看圖1）,測力計2支，刻度尺，粉筆，小車，線，定滑輪2個，等質量小盤2個，砝碼若干。實驗步驟：1．在實驗桌上用粉筆劃一條直線，直線兩端桌子邊緣處安上兩個定滑輪。將小車放在直線中段，用粉筆在桌面上畫出小車的四邊。然后將小車兩端用線系好繞過定滑輪后下端各吊一個質量相等的小盤。往兩個小盤里分別放上質量不相等的砝碼，可看到小車向砝碼較重的一方運動。A A圖12．往兩個小盤里放上質量相等的砝碼，可看到小車保持靜止（圖2）。這時小車受到的兩個小盤和其所載砝碼的重力相等。這樣，又可以得出上述的二力平衡條件。圖23．將小車一端撤去掛線和重物，換成用手握持測力計。讓小車保持靜止，記下測力計示數。然后用測力計測出另一端小盤和掛線和砝碼的總重，可看到兩次讀數相等，由此再一次證實了二力的平衡條件。二、做功過程就是能量轉化或轉移的過程實驗目的：探究功和能量的關系。實驗原理：能量守恒原理。實驗器材：一端封閉的銅管一個、橡皮塞一個、粗棉繩一根、乙醚、鐵夾一個。實驗步驟：.先將銅管固定在鐵夾上如圖3。.在銅內注入約1/3管高的乙醚，蓋上橡皮塞，不要塞太緊。.把棉繩套在銅管上，雙手反復拉動棉繩使銅管變熱，繼續(xù)摩擦銅管即可看到注意事項：.乙醚易燃，使用時注意安全。.實驗完畢將乙醚倒入原瓶。三、阿基米德定律實驗目的：驗證阿基米德定律。實驗儀器：阿基米德定律演示器，自制圓柱體，小石塊，染色水，煤油，自制的“氣體的浮力實驗裝置”。實驗步驟：1．重做“浮力的大小”一節(jié)實驗，復習“圓柱體排開水的體積與浸入水中體積相等”的結論。2．在測力計與圓柱體之間加掛塑料小桶，按圖4分步進行演示，觀察圓柱體浸入水中前，浸入一部分（如1/2）、全部浸沒和每次浸入后圓柱體排開的水倒入塑料小桶時，測力計上視重的變化，得出圓柱體所受浮力的大小等于圓柱體排開的水重。圖43．用自制圓柱體取代塑料圓柱體重做一次，觀察測力計視重的變化，再次證明浮力的大小跟圓柱體自身的材料性質無關。4．將水換成煤油，觀察圓柱體浸入前、浸沒后和圓柱體排開的煤油倒入塑料小瓶，測力計上視重的變化，得出圓柱體所受浮力的大小跟排開的液體的密度有關；浮力的大小等于圓柱體排開的煤油重，同時引導學生將結論中的“水”改為“液體”。5．用細線系住小石塊取代圓柱體，重復做一遍，使結論中的“圓柱體”擴展為任意形狀的一般物體。L重物；2.札杼；&空心地插；4.密封衽浦；5.水槽口圖56．用圖5裝置演示物體在氣體中所受浮力的大小。調節(jié)重物，使杠桿平衡．在燒瓶中放入石灰石，注入鹽酸，把發(fā)生的二氧化碳氣體用橡皮管注入水槽，當水槽內充滿二氧化碳氣體時，觀察密封紙筒受到二氧化碳氣體的浮力而浮起，杠桿失去平衡。再把二氧化碳氣體注入上面的空心紙桶內，當注滿時，杠桿又恢復平衡。說明浸入二氧化碳氣體的密封紙桶，受到二氧化碳氣體的浮力，浮力的大小等于排開的二氧化碳氣體受到的重力。注意事項1．實驗方法要交代清楚，不要一開始就把全套儀器端出來，先不掛小桶演示，再加掛小桶演示，要指出加掛小桶的意圖；要演示圓柱體的體積與塑料小桶的容積相等；要說明溢水杯的作用；要指出浸入體積與排開體積和浮力大小與排開液體（氣體）受到的重力之間的數量關系。學生對實驗裝置、原理、方法、步驟明確了解是本實驗收到預期效果的關鍵，教師必須交代清楚。2．實驗層次要分明。如浸入前、底面剛接觸液面、浸入一部分、全部浸沒、浸沒在不同深度、沉到底部，每步都要有明確的觀察重點，有意澄清一些錯覺，得出準確結論。四、不同物質的比熱容不同實驗目的：探究不同物質的吸熱本領是否相同。實驗原理：1、不同的物質吸收熱量的本領不同；2、知道什么是物質的比熱容；3、研究質量相同的不同物質升高相同溫度吸收熱量的不同，要采取控制變量法。實驗器材：鐵架臺兩個，500ml的燒杯兩個，相同規(guī)格的加熱器兩個，攪拌器兩個，秒表，量筒，水，煤油，溫度計兩支。實驗步驟：取兩個相同的燒杯，甲杯里裝400克水，乙杯里裝200克水，使它們都處于室溫，給它們加熱到沸騰，觀察加熱的時間是否相同。然后取同樣多的水400克，甲杯加熱到100oC,乙杯加熱到80oC,觀察加熱的時間是否相同。圖6取400克的水和煤油分別加到燒杯中（圖6），給它們加熱相同的時間，觀察它們升高的溫度是否相同。實驗結論：給相同質量和相同溫度的水和煤油加熱，使它們吸收相同的熱量，煤油上升的溫度高。要使它們上升的溫度相等，對水的加熱時間更長些?？梢姡煌奈镔|，吸熱的本領不同（水和煤油相比，水的吸熱本領強）。五、探究焦耳定律實驗目的：探究電流通過導體產生的熱量跟哪些因素有關。實驗原理：根據煤油在玻璃管里上升的高度來判斷電流通過電阻絲通電產生電熱的多少。實驗采用煤油的目的：煤油比熱容小，在相同條件下吸熱溫度升高得快；煤油是絕緣體。實驗器材：電源、開關、導線、燒瓶兩個、電熱絲（阻值不同）兩個、煤油、秒表等。實驗步驟：如圖7所示，把兩個阻值相同的電阻絲接入電流不同的電路中，觀察相同時間內溫度計的示數變化情況。圖7把阻值不同的兩個電阻絲串聯在電路中，觀察相同時間內溫度計的示數變化情況。實驗結論：電流通過導體產生的熱量跟電流的平方成正比，跟導體的電阻成正比，跟通電時間成正比。公式：Q=12Rt。六、滑動變阻器的構造和使用實驗目的：知道滑動變阻器的構造和原理，練習使用滑動變阻器改變電路中的電流。實驗器材：滑動變阻器，小燈泡，電流表，開關，電池組，導線若干。1．介紹滑動變阻器的原理和結構。(1)原理：通過改變接入電路中電阻線的長度來改變電阻。(2)結構：電阻線是由電阻率大的合金線制成。(3)銘牌：滑片上標出的數字“50Q2A”，其中50Q表示最大阻值，2A表示允許通過的最大電流。(4)元件符號2．滑動變阻器的使用方法：(1)串聯在電路中，連接時要接“一上一下”的接線柱。(2)弄清滑片移動時，變阻器接入電阻線長度怎樣變化，電阻怎樣改變，電路中電流怎樣變化？(3)使用前應將滑片放在變阻器阻值最大位置。(4)使用前要了解銘牌。銘牌上標有變阻器的最大電阻值和變阻器允許通過的最大電流值。實驗步驟：1.按圖8連接電路圖9。圖8 圖92.閉合開關，移動滑動變阻器的滑片，觀察電流表的示數變化情況。3.分析電流表的示數變化與滑片移動方式的關系。實驗結論：1.滑動變阻器連接的方法是一上一下，各接一個。2.滑動變阻器是靠改變接入電路電阻線的長度，來改變電阻從而改變電流。七、探究電流與電壓、電阻的關系實驗目的：探究電流與電壓的關系；探究電流與電阻的關系。實驗原理：探究電流與電壓關系時，采用控制變量法，控制電阻不變，改變電壓觀察電流與電壓的關系；探究電流與電阻關系時，采用控制變量法，控制電壓不變，改變電阻，觀察電流與電阻的關系。實驗器材：電源、開關、導線、電流表、電壓表、定值電阻、滑動變阻器。實驗步驟：探究1：（1）按圖10連接電路，注意在連電路時，開關斷開。連接好電路，閉合開關之前，檢查電路，并將滑動變阻器的滑片置于阻值最大處。

(2)移動滑動變阻器的滑片，改變電阻R兩端的電壓，記錄電流值和電壓值。重復實驗步驟。記錄三組對應的電壓和電流值。(3)完成表1探究2：(1)仍按照圖8所示電路實驗。(2)選取合適的電壓值，并保持電壓值不變，變化電阻R的阻值，移動滑動變阻器的滑片，保持電壓不變，記錄相應的電阻和電流值。(3)完成表2表2總結：綜合分析兩個實驗表格中的數據,尋找電流,電壓和電阻三者之間的數量關系。注意事項：電流表電壓表連接時注意電流從電表的正極進入，負極流出。注意合理使用電流表電壓表的量程。八、平面鏡成像特點實驗目的：探究平面鏡成的是實像還是虛像，是放大的還是縮小的，所成的像的位置是在什么地方。實驗原理：光的反射定律。實驗器材：蠟燭（兩只），平面鏡（能透光的），刻度尺，白紙，火柴。實驗步驟：.在桌面上平鋪一張16開的白紙，在白紙的中線上用鉛筆畫上一條直線，把平面鏡垂直立在這條直線上。.在平面鏡的一側點燃蠟燭，從這一側可以看到平面鏡中所成的點燃蠟燭的像，用不透光的紙遮擋平面鏡的背面，發(fā)現像仍然存在。說明光線并沒有透過平面鏡，因而證明平面鏡背后所成的像并不是實際光線的會聚，是虛像。.拿下遮光紙，在平面鏡的背后放上一只未點燃的蠟燭，當所放蠟燭大小高度與點燃蠟燭的高度相等時，可以看到背后未點燃蠟燭也好像被點燃了（如圖11）。說明平面鏡背后所成像的大小與物體的大小相等。圖11.用鉛筆分別記下點燃蠟燭與未點燃蠟燭的位置，移開平面鏡和蠟燭，用刻度尺分別量出白紙上所做的記號，量出點燃蠟燭到平面鏡的距離和未點燃蠟燭（即像）到平面鏡的距離。比較兩個距離的大小，發(fā)現是相等的。實驗結論：物體在平面鏡中所成的像是虛像，像的大小與物體的大小相等，像到平面鏡的距離與物體到平面鏡的距離相等，像與物體的連接被平面鏡垂直平分。注意事項：.盡可能選薄一些的玻璃，否則會看到兩個不重合的像。.平板玻璃一定要保證垂直放置，兩只蠟燭大小應一樣并垂直放置以方便觀察和研究。.怎樣判定蠟燭A與它的像B重合：手移動B,當看見B與A的像變成一只點燃的蠟燭，從不同的角度看，都看到B的芯上有火焰，B正好跟A的像重合。這時，用筆貼近A和B的下端，描出它們與紙的接觸線，得到兩個小圓。這兩個小圓的圓心，就是A和B的位置。九、反射定律實驗目的：總結光射到物體表面上發(fā)生反射的規(guī)律。.反射光線跟入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側；.反射角等于入射角。實驗原理：反射定律。實驗器材：光的反射演示器，其結構如圖12所示。圖12M是一塊平面鏡，鑲在一塊木板上，白色光屏E垂直固定在木板上，白色光屏F可以繞垂直于鏡面的ON軸轉動，E、F屏上畫有以。為圓心的圓弧，上面標有刻度。平行光源，低壓電源。實驗步驟：.調整光源的位置，使一束光沿平面E內任一直線AO射到平面鏡上的O點。繞ON軸轉動平面F，尋求由O點反射的光線，只有當平面F和平面E在同一平面內時，才能在F上見到反射光線，平面F在其他位置時，F上都沒有反射光線。得出反射光線跟入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側的結論。.平面F和E處在同一平面時，觀察到光的反射，從E、F屏上讀出入射角、反射角的值，得出反射角等于入射角。.在平面E內改變入射光線的角度，重復步驟2?？偨Y得出反射定律。.先使平面F和E成任一夾角。轉動光源的位置，在E平面內看到反射光線。轉動平面E找到入射光線和法線所在的平面，加深對反射定律的理解。實驗結論：光射到物體表面上發(fā)生反射的規(guī)律：.反射光線跟入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線兩側；.反射角等于入射角。注意事項：.初中學生缺乏空間想象力，理解反射定律中線和面的空間關系是一個難點。實驗過程中應注意幫助學生建立空間概念，直觀地建立起光的反射圖象。.入射光線是具有一定寬度的光帶，為了在光屏上顯示出光傳播的路線，入射光帶的軸線與光屏需成一個較小的角度。同樣，反射光線也是具有一定寬度的光帶，因此，當平面E與F有較小的角度時，光屏F上仍能有短的亮線。實驗時要注意盡量減小光帶的寬度，并且避開這個較小角度的位置，以免造成混亂。十、研究凸透鏡成像規(guī)律實驗目的：探究凸透鏡成像規(guī)律。試驗器材：蠟燭、光具座、凸透鏡、光屏。實驗步驟：.將凸透鏡、蠟燭、光屏放在同一直線上。調整凸透鏡、蠟燭、光屏的高度，使它們的中心大致在同一高度（如圖13）。圖13.把蠟燭放在較遠處，使物距u>2f,使燭焰在光屏上成清晰的實像，觀察實像的大小和正倒，測出物距和像距v（像到凸透鏡的距離）。.把蠟燭移到距離透鏡2倍的焦距處，使燭焰在光屏上成清晰的實像，觀察實像的大小和正倒，測出物距和像距v（像到凸透鏡的距離）。.把蠟燭向凸透鏡移近，使物距在2f和f之間，即2f>u>f，重復以上操作，進行觀察和測量。.繼續(xù)移近蠟燭，使物距u<f，在屏上還能得到蠟燭的像嗎？怎樣才能觀察到蠟燭的像？是虛像還是實像？觀察像的大小、正倒，測出物距，估測出像距（透過透鏡在蠟燭的同一側觀察蠟燭的像）。實驗結論：表3物距像的性質像距應用倒、正放、縮虛、實u>2f倒立縮小實像f<v<2f照相機f<u<2f倒立放大實像v>2f幻燈機u<f正立放大虛像V>u放大鏡注意事項：實驗時點燃蠟燭，要使燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度，目的是使燭焰的像成在光屏中央。若在實驗時，無論怎樣移動光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有：.蠟燭在焦點以內。.燭焰在焦點上。.燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度。.蠟燭到凸透鏡的距離稍大于焦距，成像在很遠的地方，光具座的光屏無法移到該位置。附錄2：中學物理典型實驗（高中物理部分）一、驗證力的合成的平行四邊形定則實驗目的驗證互成角度的兩個共點力合成的平行四邊形定則。實驗原理結點受三個共點力作用處于平衡狀態(tài)，則F、F合力必與橡皮條拉力平衡。改12用一個拉力F'使結點仍到O點，則F'必與F和F的合力等效，以F和F為鄰邊作12 12平行四邊形求出合力F。比較F和F，的大小和方向，以驗證互成角度的兩個共點力合成時的平行四邊形定則是否正確。實驗器材方木板、白紙、彈簧秤（兩只）、三角板、刻度尺、圖釘（若干）、細芯鉛筆、橡皮條、細繩套（兩個）。實驗步驟.組裝實驗器材①在方木板上固定好白紙；②用圖釘把橡皮條的一端固定在方木板上，另一端拴上兩個細繩套，各掛上一個彈簧秤，木板平放于桌面上。.測定分力F、F12①兩彈簧秤互成角度地拉橡皮條，使其伸長到適當位置O點處；②使用彈簧秤方法正確，示數適當；③兩彈簧數保持靜止，用鉛筆準確標出O點位置、表示分力作用線的點，并和時記錄兩彈簧秤示數F、F（要求估讀一位）；12④改變F和F夾角和大小，仍將橡皮條拉到。點，再重復實驗。12.用平行四邊形定則求合力F①選定適當標度，在記錄白紙上做F、F的圖示；12②按平行四邊形定則求出合力F。.測定合力F'①用一個彈簧秤掛在一個繩套上拉橡皮條，使其伸長到。點；②記下彈簧秤示數，標出細繩方向；③按上述選定的標度，沿記錄的方向作出這個彈簧秤的拉力F，的圖示，比較合力F和F，的大小和方向。注意事項.彈簧秤的挑選將兩只彈簧秤鉤好后對拉，若在拉的過程中讀數相同，則可選；若不同，應另換，直至相同為止。.在滿足合力不超過彈簧秤量程和橡皮條形變不超過彈性限度的條件下，應使拉力盡量大一些，使用中彈簧秤應始終與平板平行。.畫力的圖示時，應選定恰當的標度，盡量使圖畫得大一些，并嚴格按力的圖示要求作出合力。.同一次實驗中，橡皮條拉長的結點。位置一定要相同。.兩分力F1、F2大小和夾角選取要適當。實驗中不要把夾角0取得太大（拉力適當大些可減少誤差；夾角過大會使合力F大小或方向誤差較大，過小易使F的方向產生偏差）。二、牛頓第二定律實驗目的.學會用控制變量法研究物理規(guī)律。.學會怎樣由實驗結果得出結論。.探究加速度與力、質量的關系。①質量一定時，加速度與作用力成正比。②作用力一定時，加速度與質量成反比。實驗原理F=ma實驗器材打點計時器、紙帶和復寫紙片、小車、一端附有定滑輪的長木板、小桶和砂、細繩、低壓交流電源、兩根導線、天平（帶有一套砝碼）、刻度尺、砝碼。實驗步驟.用天平測出小車和盛有砂的小桶的質量m和m'。.安裝實驗器材。.平衡摩擦力。將木板一端墊起，小車一端先不掛小桶，打出紙帶的點跡分布均勻，即可表明平衡了摩擦力。.小桶繞過滑輪系于小車上，先接通電源后放開小車，停止后先斷開電源再取下紙帶編號碼。.保持小車的質量m不變，改變砂和小桶的質量m、重復4。.在每條紙帶上選取一段比較理想的部分，測加速度a。.作a-F圖像，描點作圖，若這些點在一條直線上，證明了加速度與力成正比。.保持砂和小桶的質量m，不變，改變小車質量m，重復4、6,作圖像，若圖像為一直線，則證明加速度與質量成反比。注意事項.整個實驗平衡了摩擦力后，不管以后是改變砂和小桶的質量還是改變小車和砝碼的質量，都不需要重新平衡摩擦力。平衡摩擦力是指小車所受動力（重力沿斜面方向的分力）與小車所受阻力（包括小車所受摩擦力和打點計時器對小車所拖紙帶的摩擦力）大小相等。實驗中，應在小車后拖上紙帶，先接通電源，再用手給小車一個初速度。若在紙帶上打出的點的間隔基本均勻，才表明平衡了摩擦力，否則必須重新調整小木板的位置。.平衡摩擦力后，打每條紙帶必須滿足在小車上所加砝碼的質量遠大于砂和小桶的總質量的條件下進行。只有如此，砂和小桶的總重力才可以視為小車受到的拉力。.改變拉力和小車質量后，每次開始時小車應盡量靠近打點計時器（或盡量遠離帶滑輪的一端），并應先接通電源，再放開小車，且在小車達到滑輪前應按住小車。.各紙帶上的加速度〃都應是該紙帶的平均加速度。.作圖像時，要盡可能多的點在所作的直線上，不在直線上的點應盡可能對稱分布在所作直線兩側。三、驗證機械能守恒定律實驗目的驗證機械能守恒定律實驗原理利用物體做自由落體運動時，重力勢能轉化為動能且總機械能守恒，通過測定重力勢能的減少量和動能的增加量加以驗證。為便于驗證，可選物體的初速度為零，此時需驗證的關系為，即實驗器材打點計時器、低壓交流電源、帶有鐵夾的鐵架臺、紙帶、復寫紙、帶夾子的重錘、刻度尺、導線。實驗步驟.安裝實驗器材，沿豎直方向架穩(wěn)打點計時器，將紙帶固定在重錘上并穿過打點計時器。.用手握住紙帶，讓重物靜止于靠近打點計時器的地方，然后接通電源，松開紙帶。讓重物自由落下，打點計時器在紙帶上打下一系列的點。.更換幾條紙帶，重復上述步驟.從幾條打下點的紙帶中挑選第一、第二兩點間距離接近2mm且點跡清晰的紙帶進行測量。先記下第一個點的位置，再用刻度尺測出其余各計數點到第一個點間的距離h、h、h、…h(huán)、h、h。123 n-1nn+1.由公式計算出各計數點的瞬時速度y、y、y、…、y，再計算出相應的動123 n能和動能的增加量。.利用公式E二mgh計算出各計數點與第一個點相比時，重力勢能的減少量。p7.比較動能增加量和重力勢能的減少量的大小，驗證機械能是否守恒。注意事項開始實驗時，需保持提紙帶的手不動，同時先接通電源，讓打點計時器正常工作后再放開紙帶讓重物下落，以保證第一個點是一個清晰的小點。實驗誤差的主要來源和分析1.測量長度帶來的誤差該誤差屬于偶然誤差，減少的辦法是：①測距離時都應從0點量起，且選取的點離0遠些。②多測量幾次然后取平均值。2.實際上重物和紙帶下落過程中要克服阻力做功（主要是打點計時器的阻力），故動能的增加量AE必定稍小于勢能的較少量AE，這屬于系統誤差。減少的方法kp是：①安裝打點計時器時要豎直架穩(wěn)，使其兩限位孔在同一豎直平面內，以減少重物帶著紙帶下落時所受到的阻礙作用。②另外選擇“重物”時，應選擇材料密度較大的“重物”，使其在等質量條件下，體積較小。這樣“體積小，重物重力大”的條件下，可減少誤差。四、光的折射定律實驗目的認識光在兩種物質界面上發(fā)生的折射現象，并總結折射現象的初步規(guī)律。實驗器材光具盤，低壓電源實驗方法.如圖14所示，將光具盤的平行光源，矩形光盤和圓形光盤安置好，半圓柱透鏡用緊固螺釘卡在圓形光盤上。透鏡的毛面向里和光盤平面貼緊，半圓柱透鏡的直徑面MN和光盤上的90°連線重合，圓心O和圓形光盤的中心重合。調整平行光源，使中央一束平行光垂直于MN射到半圓柱透鏡的圓心O,光盤上清晰地顯示

出入射光線、反射光線和折射光線在一條直線上。轉動圓形光盤，入射點O的位置始終不變。圖14.光的折射現象①將圓形光盤轉一個角度，使一束平行光射到MN上的0點，光盤上可以看入射光線AO,反射光線OC和折射光線OB（圖15）。圖15②轉動圓形光盤，使入射光線AO垂直于MN平面，可以看到通過分界面以后的光線OB和AO在一條直線上，即不改變光線的傳播方向。③轉動圓形光盤，使入射光線從圓弧面射入玻璃中，沿半徑射到MN上的O點，當光線斜射到MN界面上時，光由玻璃進入空氣，傳播方向發(fā)生改變；垂直射到MN界面上時，傳播方向不改變。觀察重點：在半圓柱透鏡的MN界面上，光從空氣進入玻璃，或者從玻璃進入空氣，斜射時傳播方向改變；垂直入射時傳播方向不改變。.光發(fā)生折射的初步規(guī)律①重復光從空氣斜射進入玻璃的情況，觀察兩種媒質交界面上的入射點、法線、入射光線、折射光線、入射角和折射角。指出光在折射時，折射光線跟入射光線和法線在同一平面內，折射光線和入射光線分居法線兩側。②轉動圓形光盤，改變入射角的大小，可以看到，光從空氣進入玻璃時，入射角越大，折射角也越大，并且折射角總小于入射角。③轉動圓形光盤，使得在MN界面上，光從玻璃進入空氣。改變入射角的大?。ㄈ肷浣菓∮谂R界角），可以看到，折射角隨著入射角的增大而增大，并且折射角總大于入射角。④若光線垂直入射到MN界面上時，不論光從空氣進入玻璃，還是從玻璃進入空氣。通過界面以后光的傳播方向都不變。觀察重點：光從空氣進入玻璃時，折射角小于入射角；光從玻璃進入空氣時，折射角大于入射角。兩種情況下，折射角都隨入射角增大而增大。注意事項1.實驗裝置要在課前組裝調整好。調整時還要注意：①半圓柱透鏡的底面（毛面）要和圓形光盤貼緊。在用緊固螺釘將透鏡壓緊在光盤上時，圓弧面那一側容易翹起，造成由這一側射出的光線在光盤上顯示的亮線出現斷開的現象。②從半圓柱透鏡的正面有時看到如圖16所示的光線OE。這是由于從光盤左側縫隙透過的光帶較寬，一部分光線直接照到半圓柱透鏡的前表面上造成的?？梢栽谕腹饪p隙上插入一半攔光片，擋住這部分光線。圖162.在玻璃內光線傳播的方向可以由半圓柱透鏡的圓弧側面以外的光線表示。這是由于沿著半徑方向傳播的光線總和圓弧界面垂直，因此通過界面時不改變傳播方向。沿半徑方向的光線在圓弧面里、外部分總在一條直線上，可以直接從實驗觀察得到。3.演示光的折射現象要注意給學生完整的圖景，光到達兩種媒質的交界面時，既存在著折射現象，又存在著反射現象。初中階段不要求講述全反射現象，實驗時，光從玻璃進入空氣或者從水進入空氣時，入射角都應小于臨界角。五、描繪小燈泡的伏安特性曲線實驗目的描述小燈泡的伏安特性曲線，并分析曲線變化的規(guī)律和原因。實驗原理一般金屬導體的電阻率隨溫度的升高而增 一⑨——?~~TOC\o"1-5"\h\z大。用鴇絲做成的小燈泡通電后，由于電流的熱一@——II 1效應，溫度會升高，電阻會變大，燈泡在常溫下—--號1—和正常發(fā)光時的電阻值可以相差幾倍或幾十倍， Is 《—所以小燈泡的伏安特性曲線不是直線。曲線上某 圖17一點和坐標原點（0,0）的連線的斜率就反應了該電流時的電阻情況。為了全面了解通過小燈泡的電流隨它兩端所加的電壓變化而變化的規(guī)律，必須讓加在小燈泡兩端的電壓從零開始逐漸增加，所以滑動變阻器應接成分壓電路。又因為小燈泡的電阻一般都較小，所以電流表應外接。即本實驗一般采用圖17所示的電路圖。實驗器材電流表、電壓表、滑動變阻器、低壓直流電源、電鍵、小燈泡和導線若干。實驗步驟.用導線把實驗器材按圖17所示電路圖連成實驗電路，其中電鍵應斷開。.移動滑動變阻器的滑動端，使輸出電壓最小。閉合電鍵，移動滑動變阻器的滑片尸，使電壓表的示數U為0.2V,讀出此時電流表的示數/，并記入表格內。11

.再移動滑動變阻器的滑片P，逐漸增大輸出電壓，在小燈泡的額定電壓范圍內改變12次左右電壓U和電流I的值，并逐一記錄在表格內。.斷開電鍵。根據表格內記錄的測量數據，以電壓U為橫軸，電流I為縱軸在坐標值上記下12個左右的點，盡量使畫出的點占滿整個坐標紙，把這些點連成平滑的曲線，但若某點偏差整個曲線太大，可舍去。這樣的曲線即為小燈泡的U-1曲線。.分析由實驗得出的U-1曲線的變化規(guī)律，找出變化的原因。.拆開實驗電路，把器材整理好。表4：次數123456789101112電壓U/V電流I/A六、用電流表和電壓表測電池的電動勢和內電阻實驗目的.掌握用電壓表和電流表測定電源電動勢和內阻的方法和原理；.學習掌握用U-1圖像處理數據的方法實驗原理根據閉合電路的歐姆定律E=U+Ir可知，只要改變圖18中的R的阻值，測出兩組I、U的數據。代入方程組 圖18我們可以多測幾組I、U，求出幾組E、廠值，算出它們的平均值作為最后的測量結果。也可以將多組數據描在圖上，【即電源的外伏安特性曲線（U-1）圖】，如圖19所示利用作圖法來處理數據，解決問題。在理論上，利用兩組數據便可求出電源的電動勢E和內電阻r。但這樣做誤差會比較大。為此，2.0在理論上，利用兩組數據便可求出電源的電動勢E和內電阻r。但這樣做誤差會比較大。為此，2.0-Q80.20304050.60.7 0.9必須明確：.圖線的縱坐標是路端電壓，它反映當電流強度I增大時，路端電壓U將隨之減小，U與I成線性關系U二E-Ir，也就是說它反映的是電源的性質，所以也叫電源的外特性圖線。 圖19.電阻的伏安特性曲線中，U與I成正比，前提是R保持一定，而這里的U-1圖線中，E、r不變，外電阻R改變。正是R的變化，才有I和U的變化。實驗中至少測量5組數據，畫在圖上擬合出一條直線。要求使多數點落在直線上，并且分布在直線兩側的數據點的個數要大致相同；這樣，可使偶然誤差得到部分抵消，從而提高精確度。實驗器材電流表、電壓表、電池、滑動變阻器、電阻箱或定值電阻、開關、導線若干。實驗步驟.按圖18連接好實物電路。.移動滑動變阻器的滑動觸片，使它的阻值最大。然后閉合開關S,讀出電壓表和電流表的示數U、I,并填入自己設計的表格內，斷開開關。11.多次移動滑動變阻器的滑動觸頭，一次一次地減小電阻器的阻值，每次都讀出電壓表和電流表的示數，并一一記錄在表格內。.斷開開關S,拆除電路，整理好器材。.取坐標紙，以電流I為橫軸，路端電壓U為縱軸，描繪所記錄的各組U、I值的對應點，連成U-1圖像，延長U-1圖像，它與坐標有兩個交點，讀取E、I的值，進一步確定r。誤差來源.由讀數視差和電表線性不良引起誤差。.由于導線未焊接在電池的正負兩極和其兩電池之間，因此接觸不良造成電池內阻不穩(wěn)定。.每次讀完電表示數未立即斷電，而是長時間閉合電鍵S，甚至改變滑動變阻器阻值全過程中始終放電，造成電池電動勢E下降，內阻廠增大。.測量電路存在系統誤差，/二I+1中未考慮電壓表的分流作用。真測V.用圖像法求E、廠時，由于作圖不準造成的偶然誤差。數據記錄、處理表5：\次數物理量、123456電流I/A電壓U/V七、用單擺測定重力加速度實驗目的.學會用單擺測定當地的重力加速度.能正確使用秒表.鞏固和加深對單擺周期公式的理解.學習用累積法減小相對誤差的方法實驗原理物理學中的單擺是指在細線的一端系一小球，另一端固定于懸點，若線的伸縮和質量可忽略，小球的直徑遠小于線長，這樣的裝置稱為單擺。單擺發(fā)生機械振動時，若擺角小于5。，這時的振動可以看成是簡諧振動。由簡諧運動知識可以導出單擺的振動周期：式中L是擺長，g是當地的重力加速度，將上式變形為可以看出，只要能測定出單擺的擺長和對應的振動周期，就很容易計算出重力加速度g的數值了。

由于一般單擺的周期都不長，例如擺長1m左右的單擺周期為2s。所以依靠人為秒表計時器時產生的相對誤差會很大。針對這一問題本實驗采用累積法記時。即不是測定一個周期，而是測定幾十個周期，例如30個或50個周期。這樣一來，人用秒表計時過程中產生的誤差與幾十個周期的總時間相比就微乎其微了。這種用累積法減小相對誤差的方法在物理實驗中會經常遇到，希望讀者要認真領會其精神實質，為以后的應用打下基礎。實驗器材TOC\o"1-5"\h\z長約1m的細絲線一根；球心開有小孔的金屬小球一 J個；帶有鐵夾的鐵架臺一個；毫米刻度尺一根；秒表一塊；游標卡尺一把。 & \實驗安裝和實驗步驟 卡'1?安裝 ；滴匚一=①讓線的一端穿過小球的小孔，然后打一個比小孔 ［二一=大一些線結，做成單擺。 ；-1'-②把線的上端用鐵夾固定在鐵架臺上，把鐵架臺放 歸在實驗桌邊，使鐵夾伸到桌面以外，讓擺球自由下垂，在單擺平衡位置處做個標記，如圖20所示。實驗時以這個位置為基礎。 圖20.實驗步驟①用米尺測出懸線長度L（準確到毫米），用游標卡尺測出擺球的直徑d。②將擺球從平衡位置拉開一個很小角度，（不超過5。），然后放開擺球，使擺球在豎直平面內擺動。③用秒表測出單擺完成30次或50次全振動的時間/（注意記振動次數時，以擺線通過標記為準）。④計算出平均完成一次全振動所用的時間，這個時間就是單擺的振動周期。⑤改變擺長，重做幾次實驗，每次都要記錄擺線長度L，振動次數幾和振動總時間方。.實驗記錄表6：實驗次數 擺線長|擺球直徑|振動次數|振動時間

重力加速度的平均值，即是本地區(qū)的重力加速度的平均值。②將測得的重力加速度數值與當地的重力加速度數值加以比較，分析產生誤差的可能原因。注意事項.實驗所用的單擺應符合理論要求，即擺線要細且彈性要小，擺球用密度和質量較大的小球，并且要在擺角小于5。的情況下進行實驗。.要使單擺在豎直平面內振動，不能使其形成圓錐擺或擺球轉動，方法是擺球拉到一定位置后由靜止釋放。.測量擺長時，不能漏記擺球的半徑。.測單擺周期時，應從擺球通過平衡位置時開始計時，并且采用倒數到0開始計時計數的方法，即…4,3,2,1,0，在數到“0”的同時按下秒表開始計時計數。.要注意進行多次測量,并取平均值。八、研究自由落體運動的規(guī)律實驗目的.通過實驗探究去理解自由落體運動的性質是初速度為零的勻加速直線運動。.能用打點計時器或其他實驗儀器得到相關的運動軌跡并能自主進行分析。.知道什么是自由落體的加速度,知道它的方向,知道在地球上的不同地方重力加速度大小不同。實驗原理重物拖著紙帶豎直下落時,如果紙帶阻力和空氣阻力比重物重量小得多,可近似認為重物僅在重力作用下運動,根據打出的紙帶能分析研究重物的運動規(guī)律。判斷原理

在相鄰的相等時間才內，其位移分別為:x=y,+1at2=(v+at)t，at2=vt+3at2TOC\o"1-5"\h\z2 1 2 0 2 ° 21 15=vt+—at2=(v+2at)t+—at2=vt+—at222 0 2 02則有x-x=at221x一x=at232即 Ax=at2由于時間都一樣，當相鄰的相等時間內位移差Ax都相等時，則加速度a不變，就可以判定物體在做勻變速直線運動。打點計時器反實驗器材打點計時器反打點計時器、交流電源、紙帶、重物和鐵夾、鐵架臺實驗裝置把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，使兩個紙帶限位孔上下對齊，如圖21所示：實驗步驟.把打點計時器豎直固定在鐵架臺上，連接好電源。.把紙帶穿過兩個限位孔，下端用鐵夾連到重物上，讓重物靠近打點計時器.用手捏住紙帶上端，把紙帶拉成豎直狀態(tài)，打開打點計時器電源，松開手讓重物和紙帶自由下落。 圖21.重復幾次，選取一條點跡清晰的紙帶分析計算實驗注意事項.為盡量減小空氣阻力的影響，重物應選